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Verfahren zur Isolierung elektrischer Spulen Die Erfindung betrifft
elektrische; und zwar insbesondere elektromagnetische Spulen, deren Wirkungsgrad
durch ein verbessertes Wicklungs- und Isolierverfahren erhöht wird, so daß sie den
Einflüssen von Feuchtigkeit, Schmutz usw., besonders aber starken Erschütterungen,
in hohem Maße widerstehen.
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Bei der Herstellung von Spulen für elektrische Maschinen, Geräte u.
dgl. ist es bisher üblich gewesen, entweder besponnene Drähte in Lackschichten einzubetten
oder die nicht isolierten Windungen mehr oder weniger in Asbestlagen einzubetten
und dann vollständig von einer Isoliermasse, der Natriumsilikat und Metalloxyd als
Bindemittel beigegeben sind, zu umgeben. Ferner ist bekannt, die nicht isolierten
Windungen auf eine Lage unvulkanisierten Gummi zu bringen, diese mit einer weiteren
Lage unvulkanisiertem Gummi zu umgeben. und die einzelnen Gummilagen dann infolge
ihres Gehaltes an freiem Schwefel zu einem festen Isolierblock zu vulkanisieren.
Auch kann nach einem weiteren Verfahren die Isolation aus einer mit Paraffin imprägnierten
Asbestlage bestehen, die von einer zweiten, ebenfalls -.mit Paraffin imprägnierten
Asbestschicht umgeben ist und der dann als äußere Isolation ein Trockenfirnis folgt.
Derartige Verfahren erweisen sich jedoch mehr oder weniger als unzureichend, da
einerseits Spulen obiger Bauart verhältnismäßig groß und für bestimmte Zwecke unbrauchbar
werden, andererseits bei hohen Belastungen infolge der schlechten Wärmeableitung
Temperaturen erreichen, welche die Isoliermasse zum Schmelzen bringen und in den
Zwischenräumen der Spulen häufig Hohlräume entstehen lassen, wodurch die Spulen
mechanisch geschwächt und die Leiter atmosphärischen Einflüssen ausgesetzt werden.
Treten außerdem noch Erschütterungen auf, so kann eine Verlagerung der Windungen
und damit eine Beschädigung der Spulenisolation stattfinden.
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Es ist ferner ein Verfahren zur Herstellung von Isolierkörpern durch
Pressen eines erhitzten Gemenges von gepulvertem Isolierstoff, z. B.- Kalk, Gips,
Magnesit, Quarz u. dgl., und Bitumen vorgeschlagen worden. Für die Isolierung von
elektrischen Spulen ist eine derartige Isoliermasse infolge ihroer Sprödigkeit nicht
geeignet.
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Es ist auch vorgeschlagen worden, Serpentin oder Speckstein unter,Verwendung
eines Bindemittels, wie Leinölfirnis, Teerrückstände, Paraffin oder Wasserglas,
zu einer Isoliermasse zu verarbeiten. Als Bindemittel
sind auch
Harze, wie z. B. Schellack oder Paraffin, als geeignet angegeben worden. Alle diese
Isoliermassen haben den Nachteil, daß sie entweder sehr spröde sind und auch an
den zu isolierenden -Körpern, insbeson= dere bei hohen Temperaturen, schlecht anhaften,
oder sie sind schlechte Wärmeleiter, so daß die damit isolierten Wicklungen oder
Spulen infolge der erforderlichen starken Leiterquerschnitte sehr groß ausfallen.
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Diese Nachteile könndn-dadurch vermieden werden, daß erfindungsgemäß
als Isolations-und Bindemittel eine aus etwa 400/0 Asphalt und etwa 6o % gLpulvertem
aufsaugefähigem Speckstein bestehende plastische A_ sphaltmischung verwendet wird,
die die Zwischenräume zwischen den einzelnen Teilen ausfüllt. .
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Eine mit einer derartigen Isolierung versehene Spule erfüllt alle
an sie zu stellenden Anforderungen, indem sie durch ihre mechanische Festigkeit
ein sicheres Halten der Windungen bedingt, einen relativ kleinen Raumfaktor besitzt
und mit einer hochwertigen Isolationsmasse versehen ist, die einen gleichmäßigen
Wärmeausgleich und eine gute Wärmeableitung ermöglicht, so daß die Spule selbst
unter hoher Belastung bei verhältnismäßig niedriger Temperatur arbeitet, wodurch
andererseits erhebliche Ersparnisse an Kupfer erzielt werden. Ferner erfolgt vermöge
der plastischen Eigenschaft des Isoliermaferials. die Ausdehnung des Leiters ohne
Bildäng von Hohlräumen, so .daß eine Herabsetzung des Wärmeausstrablungsvermögens
der Spule nicht eintreten kann. Auch können infolge der guten Plastizität des Isoliermaterials
Erschütterungen u. dgl. die Windungen der -Spüle nicht "verlagern, so daß dadurch
jede -Gefahr einer Beschädigung der Leiterisolation vermieden ist.
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.. -In-'der@ Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel .des Erfindungsgegenstandes
veranschaulicht, und zwar :zeigt Abb. i.- den Querschnitt einer:-Spule, wie. sie
besonders bei Elektromagneten- für :magnetische Erzaufbereitung u: dgr- Verwendung.
findet, und :Abb. 2= einen Teil dieser Spule in vergrößertem Maßstabe. -Der: Spulenkörper
besitzt eine. zylindrische Wicklungsfläche iu: mit. Endflanschen i i und r.2'-.die
den erforderlichen Wicklungsraum für -den,:Leiter vorsehen.:. Der @pulenkörper-i4
kann=aus:eineni geeignetenMaterial, beispielsweise -aus Metallblech, hergestellt
sein, dem dann eine . Wicklungsfläche i3 .aus: Glimme= aufliegt. . .
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: .Zur -I@eräbsetzung des Raumfaktors wird die Spule: vorzugsweise
mit Lackdraht oder oxydiertem .Aluminiumdraht bewickelt, wodurch zugleich auch die
Wärmeausstrahlung der:. Spule -im Gegensatz zu den mit Asbest, Baumwolle
u. dgl. isolierten Drähten wesent lich gesteigert wird.
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Die Aspbaltrnischung wird entsprechend den einzelnen Drahtlagen nacheinander
aufretragen. Für die erste Lage dient gemäß Zeichnung die Asphaltschicht 16, die
in einer geeigneten Art, beispielsweise mittels eines Pinsels, auf, den Spulenkörper
aufgetragen und in die dann die erste Drahtlage eingebettet :wird. , . Die Zwischenräume
zwischen den einzelnen Windungen werden hierauf mit der Asphaltmischung ausgefüllt
und mit einem Band i j aus Baumwolle u. dgl. umwickelt. Dieses Band ist nicht unbedingt
erforderlich, jedoch wünschenswert, um Beschädigungen der Lackdrähte durch gegenseitige
Reibung während des Aufwickelns zu vermeiden. Außerdem schützt das Band die Asphaltmasse
während des Aufwickelns und verhindert diese im Falle des Weichwerdens vor dem Abfließen.
Das Band wird zweckmäßig getrocknet, um die Feuchtigkeit auszutreiben, und dann
mit einem geeigneten Asphaltlack getränkt, der das Band nach seiner Behandlung elastisch
läßt.
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Auf das Band r7 wird dann eine weitere Asphaltlage 18 aufgetragen
und in diese die zweite Drahteinlage eingebettet, und zwar derart, daß ihre Windungen
zwischen diejenige der ersten Lage zu liegen kommen, wodurch ein hoher Wicklungsfaktor
erreicht wird. Die zweite Lage wird ebenfalls mit einem weiteren Band'ig aus Baumwolle
o. dgl. umwickelt. In gleicher Weise wird- bei den folgenden Lagen 'verfaliren;-Nach
der _ Bewicklung wird die Spule gleichzeitig Druck und Hitze ausgesetzt, wodurch
die flüchtigen Bestandteile ausgetrieben werden und die Isoliermasse zu einer kompakten
homogenen Masse zusammenschmilzt. Vorzugsweise erhitzt man die Spule in Abständenf
damit die flüchtigen Bestandteile nicht zu heftig, ausgetrieben werden. Bei Spulen
bestimmter Größe wird ein günstiges Ergebnis dadurch erzielt,- daß man beispielsweise
die- Spule -anfangs etwa 4o-Minuten lang auf-, etwa -i2o° C -erhitzt, dann, etwa
-60 Minuten lang abkühlt,,. 3vieder_. auf etwa i 6o° C erhitzt, dann ungefähr *
ioo. Minuten lang. abkühlt-,lind schließlich -auf -ungefähr 20o° C erhitzt: Heiztemperatur
soyvie Dauer der Erwärmung und Abkühlung können selbstverständlich entsprechend
der Spulengröße verändert werden. :- Vorzugsweise erfolgt die Erwärmung mittels
eines durch die Spule geschickten elektrischen Stromes.
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Der Druck, der während des Erhitzens und Abkühlens auf die Spulen
wirkt, kann mechanisch oder hydrostatisch erfolgen, und zwar entweder durch Gewichte
oder in für hydrostatische Drücke vorgesehenen _ Behältern.
Durch
eine derartige Wärme- und Druckbehandlung werden die Spulen völlig kompakt in eine
homogene feste Masse eingebettet. Hierauf werden die -Spulen ungefähr 12 Stunden
lang bei etwa i20° C gebacken, wobei jedoch die Daten entsprechend der Spulengröße
geändert werden können. Nach der Abkühlung ist die Asphaltmischung derart erhärtet,
daß sie die einzelnen Drahtlagen fest zusammenhält. Die äußere Spulenoberfiäche
wird dann zweckmäßig von einer Glimmerschicht bedeckt, die durch Einbiegen der seitlichen
Flanschen der Spulen gesichert werden kann. Die gesamte äußere Oberfläche der Spule
wird schließlich mit einem geeigneten Schutzlack versehen.